表 1 地球内圈层结构

圈层符号

深度范围

圈层名称

A

0 ~ 33

地壳

B

33 ~ 410

上地幔

C

410 ~ 1000

过渡区

D

D ′

1000 ~ 2700

下地幔

D ″

2700 ~ 2900

E

2900 ~ 4980

外地核

F

4980 ~ 5120

过渡区

G

5120 ~ 6370

内地核

通过对地震波速度的研究发现,在深度为 60~250 公里的上地幔圈层内地震波的传播速度较小。这一地震波低速传播的圈层称为软流圈。地核的外层是液态而内层则是固态。因此,地球内圈也可以看成由五部分组成:地壳圈层、软流圈层、地幔圈层、外核液体圈层和内核固体圈层

(见图 1)

厚度不均匀的地壳圈层,其主要成分是岩石,所以地壳圈又称岩石圈。岩石圈包括地球的大陆部分及海底岩石部分,亦称陆壳和洋壳。陆地,主要是五大洲,即欧洲、亚洲、非洲、美洲和南极洲,占地球表面积的 1/3。海洋占 2/3,主要是四大洋,即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。藉助于高空摄影技术,我们能鸟瞰地球的外貌,直接观察到大陆的形状,山脉、江河、湖泊、平原及海岸线的形态。海洋学的迅速发展,使我们能通过精密仪器测量海底的地形,收集海底的资料。

岩石圈的表面不是平坦光滑的,而是具有各种复杂的地形。环形的火山口、终年积雪的山峰、沿海的大平原、江河入海口的三角洲、曲折的海岸线, 以及那海底的海沟和洋脊,蔚为壮观。岩石圈中埋藏着 3000 余种矿物,含几十种元素。

地球外圈层结构

地球外圈由三个圈层组成:大气圈、水圈和生物圈。

大气圈是地球所有圈层的最外层。大气圈的主要成分是气体,就是我们平常所说的空气。在地表附近,按体积计,空气中氮占 78%,氧占 21%,其余是氩和二氧化碳、水蒸气和微量的氦、氖、氪、氙、臭氧、氨和氢等。大气圈的气体密度随着距海平面高度的增加而减少,最后过渡到宇宙空间。根据人造卫星提供的资料,在 2000~3000 公里的高空还有稀薄气体,即使在16000 公里的高空也仍有更为稀薄的气体存在,同时还发现有基本粒子。这表明大气圈没有严格的上界。同样,大气圈也没有严格的下界,在土壤里有少量的空气,在某些岩石中也含有少量的气体。

尽管大气圈没有严格的上下边界,但是由于地球的引力作用,使得气体的大部分都集中在距地面 100 公里的范围内,其中 3/4 集中在离地面 10 公里的范围内。

根据世界气象组织的规定,按气温的垂直分布,将整个大气圈划分为五个层次,即对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。大气质量的 75%~90

%集中在对流层。对流层的平均厚度随纬度和季节不同有所变化。在低纬度区为 17~18 公里,在中纬度区为 10~12 公里,在高纬度区为 8~9 公里。

水圈是由水组成的。水圈是一个不连续、不规则的圈层,这包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水。水体主要集中在海洋里。海洋水的体积是陆地水体积的 34 倍。陆地上的江河、湖泊、沼泽地也集中了许多水。全球

江河中有 1300 立方公里的水在流动,湖泊总面积 270 万平方公里,沼泽地

350 万干方公里,它们储存的水也不少。地下一定深处存有地下水,土壤及某些岩石也含有水。高山上的终年积雪,存放的是固体水。冰川是固化了的水,全球冰川面积达 1500 万平方公里。全球总的积水量,也就是水圈的总质

量约为 166.4 亿吨,总体积为 1.395×10 立方公里。此外,大气云层也是个储水库。

生物圈是指地球上各种有生命的物体组成的圈层。生物包括动物、植物和微生物。据不完全统计,全球现在生存的动物有 110 多万种,植物约 40 万种,微生物至少有 10 多万种。森林覆盖了地球表面的 1/10,固定了生物圈总能量的一半。在海拔 6200 米的高山上有绿色植物,在几千米深的海底有不需要阳光的生物。在地球的演化过程中,有的生物绝灭了,如恐龙等。据统计,在地球上生存过的生物至少有 5~10 亿种。虽然生物圈中具有生命的有机体总量约为(0.3~1)×1013 吨,尚不及地壳重量的 0.1%,却使地球上的自然环境发生了深刻的变化。地下的煤碳和石油也都是生命的遗迹。地球上的各种珊瑚礁总面积达 13 万平方公里,都是生物骨骼的堆积。

岩石圈、大气圈、水圈和生物圈是相互渗透、相互交织在一起的。生物生存于岩石圈之上,与岩石圈不断地作用。大气渗透在岩石圈和生物圈之中, 岩石圈又将水圈隔成不规则的形状。这些圈层的交织构成了人类生存的环境。

地球的结构和自旋运动还形成地磁场,其强度为 10-5 高斯的量级。